(57)【要約】 【課題】  高密度実装された電子機器において近接距離通信用のアンテナを搭載する際に、アンテナの特性劣化を軽減し通信距離の低下を軽減することが可能なアンテナユニットを提供すること。【解決手段】  筐体内に回路基板２および電気部品とともに内蔵されるアンテナユニット３であって、アンテナ３２と誘電体シート３１とを有し、誘電体シート３１はアンテナ３２とアンテナ３２に近接して配置された回路基板２との間に挿入されている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体内に回路基板および電気部品とともに内蔵されるアンテナユニットであって、アンテナと誘電体シートとを有し、該誘電体シートは前記アンテナと前記筐体または前記回路基板または前記電気部品との間の少なくともいずれかに挿入されていることを特徴とするアンテナユニット。
【請求項２】
前記誘電体シートと前記アンテナとの間に磁性体層を備えたことを特徴とする請求項１記載のアンテナユニット。
【請求項３】
前記誘電体シートと前記筐体または前記回路基板または前記電気部品との間の少なくともいずれかに導体層を備えたことを特徴とする請求項１または２記載のアンテナユニット。
【請求項４】
前記アンテナが平面状に形成されたループアンテナ、パッチアンテナまたは線状アンテナのいずれか１つであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のアンテナユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として非接触による近接距離での通信を行う通信装置に関し、特に通信装置の筐体内に回路基板および電気部品とともに内蔵されたアンテナユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＲＦＩＤや非接触ＩＣカードなどに代表される、アンテナを用いた近接距離での無線通信システムが広く普及している。このシステムは近接非接触通信ともよばれ、これを利用して携帯電話端末などの小型電子機器に搭載するために小型で高性能なアンテナの開発要求が高まっている。
【０００３】
この目的に使用するアンテナの一例として、特許文献１には、多層基板製造技術を用いて作製することにより限られた外形形状でアンテナの導体断面積を拡大することにより通信距離を拡大し、かつ、安価に製造可能なアンテナに関する発明が記載されている。このような多層基板からなるアンテナの構造は、絶縁樹脂層を挟んで積層された各導体層がコイル状にパターン化され、その絶縁樹脂層を介して多層に形成された各層のコイルパターンどうしがアンテナ基板に所定間隔で形成されたスルーホールめっき層により電気的に接続されて、単一のコイルとして機能するように構成されている。また、コイルパターンの外径や積層する層数は、通信距離に応じて任意に増減することが可能であると記載されている。
【０００４】
一方、装置に実装されたアンテナの性能の劣化を防ぐため、特許文献２には、近接非接触通信機能を有する近接非接触通信機器において、近接非接触通信用のアンテナに磁気的なノイズを抑えるシート状の磁性体とシート状の導体を重ね合わせたアンテナユニットを構成し、これによりアンテナに近接して設置された金属板等の影響を軽減することができ、近接非接触通信の通信距離の劣化を軽減できると記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−０６７６８２号公報
【特許文献２】特開２００５−１２２５９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年の電子部品が高密度実装された電子機器において、近接距離通信用のアンテナを搭載しようとすると、アンテナ配置部には、通常、筐体や回路基板、あるいはバッテリーなどの電気部品等、様々なものが近接することになり、アンテナが単体で存在するときの理想的な通信特性が維持されず、特性劣化が避けられない。また、アンテナが配置、実装される状況に応じて最適な送受信特性が得られるように調整できる自由度があることが望ましい。
【０００７】
特許文献１に記載のアンテナでは、独立したアンテナ単体としての特性は問題ないと考えられるが、実際の機器に搭載した際のアンテナ特性の劣化については考慮されておらず、その場合はアンテナ単体での特性を十分に発揮できるとは限らない。
【０００８】
また、特許文献２に記載のアンテナでは、近接した金属板等の影響を軽減するために、シート状の磁性体と、シート状の導体とをアンテナに重ね合わせたアンテナユニットについて記載されているが、実際に機器内に実装される場合には上記のように多くの劣化要因があるので、実装された状態での特性の調整の自由度を考えると上記アンテナユニットでも十分とは言えない。
【０００９】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、機器内に実装された際のアンテナの通信距離の低下を最小限にすることを目的としたものである。
【００１０】
すなわち、本発明の課題は、高密度実装された電子機器において近接距離通信用のアンテナを搭載する際に、アンテナの特性劣化を軽減し通信距離の低下を軽減することが可能なアンテナユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明のアンテナユニットは、筐体内に回路基板および電気部品とともに内蔵されるアンテナユニットであって、アンテナと誘電体シートとを有し、該誘電体シートは前記アンテナと前記筐体または前記回路基板または前記電気部品との間の少なくともいずれかに挿入されている。
【００１２】
また、前記誘電体シートと前記アンテナとの間に磁性体層を備えてもよい。
【００１３】
また、前記誘電体シートと前記筐体または前記回路基板または前記電気部品との間の少なくともいずれかに導体層を備えてもよい。
【００１４】
また、前記アンテナが平面状に形成されたループアンテナ、パッチアンテナまたは線状アンテナのいずれか１つであってもよい。
【００１５】
アンテナに近接して金属などの導体が存在するとアンテナからの放射電界がその導体で反射されることによりアンテナの放射特性が影響される。すなわち放射電波の波長に比べて十分に小さい距離に電波の反射面が存在する場合、そこで放射電波は位相が１８０度反転して反射されるため、アンテナから直接放射される電波の電界を打ち消してしまい、アンテナの特性が大きく劣化してしまう。この効果はアンテナと導体が近接するほど影響が大きい。
【００１６】
そこで本発明では、アンテナと導体面の間にある程度の大きさの誘電率を有する誘電体シートあるいはその誘電体シートとある程度の大きさの透磁率を有する磁性体層を設けることにより実質的に導体とアンテナとの間隔の電気長を増加させ、見かけ上アンテナ特性を劣化させる導体を遠ざけたことと同様な効果を有する。
【００１７】
また、本発明では、上記誘電体シートと前記筐体または前記回路基板または前記電気部品との間に導体層を設けることによりアンテナ特性を固定化し、通信装置の組み立て時にその導体層と回路基板などとの距離がばらついても影響を受けないようにすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明によれば、高密度実装された電子機器において近接距離通信用のアンテナを搭載する際に、アンテナ配置部の筐体や回路基板、あるいはバッテリーなど様々なものの近接効果によるアンテナの特性劣化を軽減し通信距離の低下を軽減することが可能なアンテナユニットを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、本発明にかかわる実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【実施例】
【００２０】
（実施例１）
図１は、本発明のアンテナユニットが内蔵される携帯電話端末の構造の一例の断面を模式的に示す図であり、筐体１の内部に回路基板２と回路基板２にギャップＧを隔てて配置された近接距離通信用のアンテナユニット３を搭載している。矢印はアンテナからの電波の放射方向を示す。
【００２１】
図２は、図１の携帯電話端末に使用される本発明によるアンテナユニット３の第１の実施例の断面を模式的に示す図である。本実施例のアンテナユニット３はアンテナの電波放射方向と反対側の面が回路基板に近接して設置された場合を示し、図２に示すように、回路基板２に近接する側から順に、誘電体シート３１とアンテナ３２を配置して構成されたものである。本実施例において、アンテナ３２としては特許文献１に示されているような多層に形成されたコイルパターンからなる平面形状のループアンテナやパッチアンテナまたは線状アンテナなどを用いることができる。また、回路基板２とアンテナ３２との間のギャップＧは、通常は数十μｍ〜１ｍｍであり、アンテナ３２から近接距離通信用として放射される電波の周波数は１００ｋＨｚ〜２．５ＧＨｚであるので、ギャップＧはその波長に比べて十分に小さい。そこで、アンテナ３２から放射される電波が回路基板２により反射されて戻る電波により影響される。
【００２２】
本実施例では、そのギャップに誘電体シート３１を挿入することにより回路基板２を遠ざけたことと同様な効果を得ている。誘電体シート３１としては、ＦＥＰ（フッ化エチレンプロピレン）樹脂などに高誘電率の誘電体粉末を混入させた複合誘電体などを材料とするシートや有機物フィルムなどを用いることができ、その厚さｔは数十μｍ〜１ｍｍとすることができる。この場合、空気の比誘電率１に比べ誘電体シート３１の比誘電率εが大きいので、ｔ×（ε）1/2だけギャップＧの電気長が大きくなり、回路基板２の存在による影響を小さくできる。
【００２３】
なお、誘電体シート３１の比誘電率εは大きすぎるとアンテナを給電する場合のインピーダンスに影響を与えてかえってアンテナ特性を劣化させるので、ｔ×（ε）1/2の値には最適値が存在する。本実施例ではたとえばεを５〜２０程度、ｔを０．１〜０．５ｍｍ程度としている。
【００２４】
（実施例２）
図３は、図１の携帯電話端末に使用される本発明によるアンテナユニット３の第２の実施例の断面を模式的に示す図である。本実施例のアンテナユニット３は、図３に示すように、回路基板２に近接する側から順に、誘電体シート３１、磁性体層３３、アンテナ３２を配置して構成されたものである。本実施例においてアンテナ３２としては実施例１と同様なアンテナを用いることができる。
【００２５】
本実施例ではアンテナ３２と回路基板２との間のギャップに誘電体シート３１と磁性体層３３を挿入することにより回路基板２を遠ざけたことと同様な効果を得ている。誘電体シート３１としては、実施例１に使用するものと同様な材料の誘電体シートを用いることができる。磁性体層３３は独立したシートとして挿入してもよく、またアンテナ３２と一体として、または誘電体シート３１と一体として設けてもよい。磁性体層３３の材料としては、バスタレイド（登録商標）などの複合磁性体のシートやフェライトメッキ層などを用いることができる。
【００２６】
本実施例において、誘電体シート３１の比誘電率をε１、比透磁率をμ１、厚さをｔ１、磁性体層の比誘電率をε２、比透磁率をμ２、厚さをｔ２とすれば、ｔ１×（ε１・μ１）1/2＋ｔ２×（ε２・μ２）1/2だけギャップＧの電気長が大きくなり、回路基板２の存在による影響を小さくできる。
【００２７】
（実施例３）
図４は、図１の携帯電話端末に使用される本発明によるアンテナユニット３の第３の実施例の断面を模式的に示す図である。本実施例のアンテナユニット３は、図４に示すように、回路基板２に近接する側から順に、導体層３４、誘電体シート３１、アンテナ３２を配置して構成されたものである。本実施例において、アンテナ３２としては実施例１と同様なアンテナを用いることができ、誘電体シート３１の材料も実施例１と同様である。
【００２８】
本実施例では、回路基板２に近接する部分に導体層３４を設けることによりアンテナユニットとしての特性が回路基板２の存在によって影響を受けないように固定化し、通信装置の組み立て時にその導体層と回路基板との距離がばらついても影響を受けないようにしている。ここで、導体層３４の反射によるアンテナ３２の放射特性に与える影響を小さくするため実施例１と同様に誘電体シート３１を挿入しており、その効果は実施例１と同様である。但し、本実施例の場合には、アンテナ３２とその反射面（導体層３４）とのギャップはＧよりも小さくなる。
【００２９】
導体層３４は誘電体シート３１に一体として設けることができ、その場合は金属メッキ層、金属蒸着膜などを用いることができる。また、分離された金属シートを用いてもよい。その厚さは機械的強度が保たれる厚さがあれば十分である。
【００３０】
（実施例４）
図５は、図１の携帯電話端末に使用される本発明によるアンテナユニット３の第４の実施例の断面を模式的に示す図である。本実施例のアンテナユニット３は、図５に示すように、回路基板２に近接する側から順に、導体層３４、誘電体シート３１、磁性体層３３、アンテナ３２を配置して構成されたものである。本実施例において、アンテナ３２としては実施例１と同様なアンテナを用いることができ、誘電体シート３１および磁性体層３３の構成および材料は実施例２と同様である。
【００３１】
本実施例でも実施例３と同様に、回路基板２に近接する部分に導体層３４を設けることによりアンテナユニットとしての特性が回路基板２の存在によって影響を受けないように固定化し、回路基板との距離がばらついても影響を受けないようにしている。ここで導体層３４の反射によるアンテナ３２の放射特性に与える影響を小さくするため、実施例２と同様に誘電体シート３１および磁性体層３３を挿入しており、その効果は実施例２と同様である。但し、本実施例の場合には、アンテナ３２とその反射面（導体層３４）とのギャップはＧよりも小さくなる。
【００３２】
導体層３４は実施例３と同様に構成され、誘電体シート３１に一体として設けることができ、また、分離された金属シートを用いてもよい。
【００３３】
以上の本発明によるアンテナユニットの実施例１〜実施例４では、アンテナの電波放射方向と反対側の面が回路基板２に近接して設置される場合について説明したが、アンテナの上記の面が筐体に近接して設置してされる場合にはアンテナと筐体との間に誘電体シート３１は挿入され、アンテナの上記の面が電池などの電気部品に近接して設置される場合はアンテナと電気部品との間に誘電体シート３１が挿入されることにより、上記各実施例と同様な効果が得られる。
【００３４】
また、本発明を適用する通信装置内での実装状態において、アンテナの上記の面が筐体と回路基板の両方、または筐体と電気部品の両方、または回路基板と電気部品の両方、または筐体、回路基板、電気部品のいずれにも近接して設置される場合も考えられ、このような場合はそれらの近接した筐体、回路基板、電気部品とアンテナとの間に誘電体シートが挿入される。
【００３５】
なお、本発明のアンテナユニットに使用される誘電体シート、磁性体層、導体層の材料、厚さなどは上記実施例に限定されるものではないことは言うまでもない。例えば誘電体シートの材料としてはセラミックなどを用いることも可能である。
【００３６】
また、上記実施例においては、アンテナユニット搭載装置として携帯電話端末を例に挙げて説明したが、特にこれに限定されるものではなく、非接触通信用のリーダ／ライタ、非接触ＩＣカード、その他の近接通信装置であっても良い。
【００３７】
以上のように、本発明により高密度実装された電子機器において近接距離通信用のアンテナを搭載する際に、アンテナの特性劣化を軽減し通信距離の低下を軽減することが可能なアンテナユニットが得られる。
【００３８】
さらに、近接距離通信用のアンテナに限定されず、ＴＶ、ラジオ、携帯端末などの通信装置に用いるアンテナについても、アンテナ配置部の筐体や回路基板、あるいはバッテリーなど様々なものの近接効果によるアンテナの特性劣化が生ずる場合にはその改善手段として本発明は有効な手段である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明のアンテナユニットが内蔵される携帯電話端末の構造の一例の断面を模式的に示す図。
【図２】図１の携帯電話端末に使用される本発明によるアンテナユニットの第１の実施例の断面を模式的に示す図。
【図３】図１の携帯電話端末に使用される本発明によるアンテナユニットの第２の実施例の断面を模式的に示す図。
【図４】図１の携帯電話端末に使用される本発明によるアンテナユニットの第３の実施例の断面を模式的に示す図。
【図５】図１の携帯電話端末に使用される本発明によるアンテナユニットの第４の実施例の断面を模式的に示す図。
【符号の説明】
【００４０】
１    筐体
２    回路基板
３    アンテナユニット
３１    誘電体シート
３２    アンテナ
３３    磁性体層
３４    導体層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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